(57)【要約】【課題】  製造の際の製造工程数を削減することが可能な構成の電荷転送装置及び固体撮像装置を提供する。【解決手段】  電荷転送素子と、電荷転送部の転送電極に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、電荷の転送駆動の各相の転送電極が複数の電極から成り、電圧印加手段により複数の電極にそれぞれ電圧レベルがシフトした電圧パルスが印加される電荷転送装置を構成する。また、固体撮像素子と、電荷転送部の転送電極に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、信号電荷の転送駆動の各相の転送電極２１が複数の電極２１Ｓ，２１Ｔから成り、電圧印加手段により複数の電極２１Ｓ，２１Ｔにそれぞれ電圧レベルがシフトした電圧パルスＨφ１，Ｈφ１´が印加される固体撮像装置を構成する。【選択図】        図１
2006012908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電荷の転送が行われる電荷転送部を有する電荷転送素子と、
前記電荷転送部の転送電極に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、
電荷の転送駆動の各相の前記転送電極が複数の電極から成り、
前記電圧印加手段により、前記複数の電極に、それぞれ電圧レベルがシフトした電圧パルスが印加される
ことを特徴とする電荷転送装置。
【請求項２】
センサ部及び前記センサ部から読み出された信号電荷の転送が行われる電荷転送部を有する固体撮像素子と、
前記電荷転送部の転送電極に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、
信号電荷の転送駆動の各相の前記転送電極が複数の電極から成り、
前記電圧印加手段により、前記複数の電極に、それぞれ電圧レベルがシフトした電圧パルスが印加される
ことを特徴とする固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電荷転送部を有して成る、電荷転送装置及び固体撮像装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来のＣＣＤ固体撮像素子では、例えば、水平転送レジスタを２層の多結晶シリコン層から成る転送電極を用いて、２相駆動を行っている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
そして、この水平転送レジスタの具体的な構成としては、図５に示すように、２層の転送電極のうち、一方の転送電極の下にイオン注入によりＰ型の半導体領域を形成して、電荷転送方向にポテンシャル差をつけた構造をしている。
【０００４】
図５に示すように、Ｐ型の半導体領域５１の表面に、転送チャネル領域としてＮ型の半導体領域５２が形成され、その上にゲート絶縁膜５４を介して、転送電極６１Ｓ，６１Ｔ，６２Ｓ，６２Ｔが形成されている。転送電極は、第１相の水平転送パルスＨφ１が印加される転送電極６１（６１Ｓ，６１Ｔ）と、第２相の水平転送パルスＨφ２が印加される転送電極６２（６２Ｓ，６２Ｔ）とがあり、これらがそれぞれストレージ電極６１Ｓ，６２Ｓとトランスファ電極６１Ｔ，６２Ｔの２つの電極から構成されている。
そして、トランスファ電極６１Ｔ，６２Ｔの下には、転送チャネル領域５２にイオン注入によりＰ型の低濃度（Ｐ−）の領域（いわゆるインプラバリア）５３が形成されており、これにより、トランスファ部がストレージ部よりもポテンシャルが浅くなるようにしている（図６参照）。
【０００５】
なお、実際には転送電極６１，６２を２層の多結晶シリコン層により形成しているので、ストレージ電極６１Ｓ，６２Ｓとトランスファ電極６１Ｔ，６２Ｔのうち、一方を下層の第１層の多結晶シリコン層により形成し、他方を上層の第２層の多結晶シリコン層により形成し、２層の多結晶シリコン層を一部オーバーラップさせている。
【０００６】
この図５の構成における、電荷の転送の様子を図６に示す。
図６Ａに示す状態は、第１相の水平転送パルスＨφ１がハイレベル、第２相の水平転送パルスＨφ２がローレベルであるときの状態であり、第１相の転送電極６１のストレージ電極６１Ｓの下に信号電荷５５がある。
次に、第１相の水平転送パルスＨφ１がローレベルとなり、第２相の水平転送パルスＨφ２がハイレベルとなることにより、図６Ｂに示すように、信号電荷５５が左に転送されて、第２相の転送電極６２のストレージ電極６２Ｓの下に移動する。
次に、再び第１相の水平転送パルスＨφ１がハイレベルとなり、第２相の水平転送パルスＨφ２がローレベルとなることにより、信号電荷５５が左に転送されて、図６Ａと同様に、第１相の転送電極６１のストレージ電極６１Ｓの下に信号電荷５５がある状態に遷移する。
これ以降も同様の状態変化を繰り返して、水平転送レジスタから信号電荷が出力部へ出力される。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−３２６９２０号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図５に示したように、ストレージ電極６１Ｓ，６２Ｓの下にイオン注入によりＰ型の領域（インプラバリア）５３を形成した構造は、製造する際に、他の工程とは独立してインプラバリア５３を形成する工程を行う必要があるため、製造工程数が増加してしまう、という問題がある。
【０００９】
上述した問題の解決のために、本発明においては、製造の際の製造工程数を削減することが可能な構成の電荷転送装置及び固体撮像装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電荷転送装置は、電荷の転送が行われる電荷転送部を有する電荷転送素子と、電荷転送部の転送電極に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、電荷の転送駆動の各相の転送電極が複数の電極から成り、電圧印加手段により、複数の電極にそれぞれ電圧レベルがシフトした電圧パルスが印加されるものである。
【００１１】
本発明の固体撮像装置は、センサ部及びセンサ部から読み出された信号電荷の転送が行われる電荷転送部を有する固体撮像素子と、電荷転送部の転送電極に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、信号電荷の転送駆動の各相の転送電極が複数の電極から成り、電圧印加手段により、複数の電極にそれぞれ電圧レベルがシフトした電圧パルスが印加されるものである。
【００１２】
上述の本発明の電荷転送装置の構成によれば、電荷の転送駆動の各相の転送電極が複数の電極から成り、電圧印加手段により、複数の電極にそれぞれ電圧レベルがシフトした電圧パルスが印加されることにより、これら複数の電極に対応して電荷転送部内にポテンシャル段差を形成することができる。
【００１３】
上述の本発明の固体撮像装置の構成によれば、信号電荷の転送駆動の各相の転送電極が複数の電極から成り、電圧印加手段により、複数の電極にそれぞれ電圧レベルがシフトした電圧パルスが印加されることにより、これら複数の電極に対応して電荷転送部内にポテンシャル段差を形成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
上述の本発明の電荷転送装置及び上述の本発明の固体撮像装置によれば、電荷転送部にインプラバリアを形成しなくても、電荷転送部内にポテンシャル段差を形成することができる。
これにより、インプラバリアを形成する工程を省いて、製造工程数を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の一実施の形態として、ＣＣＤ固体撮像素子の水平転送レジスタの拡大断面図を図１に示す。
このＣＣＤ固体撮像素子は、図示しないが、フォトダイオードから成るセンサ部がマトリクス状に配置され、センサ部の各列の一側に垂直転送レジスタが配置されて成る。垂直転送レジスタの先に図１に示す水平転送レジスタ１０が配置される。
【００１６】
水平転送レジスタ１０では、図１に示すように、Ｐ型の半導体領域１１の表面にＮ型の転送チャネル領域１２が形成され、このＮ型の転送チャネル領域１２上に、ゲート絶縁膜１３を介して、例えば多結晶シリコン層から成る転送電極２１，２２が形成されている。
第１相の水平転送パルスが印加される転送電極２１は、ストレージ電極２１Ｓ及びトランスファ電極２１Ｔの２枚の電極から構成されている。第２相の水平転送パルスが印加される転送電極２２も、同様に、ストレージ電極２２Ｓ及びトランスファ電極２２Ｔの２枚の電極から構成されている。
【００１７】
本実施の形態では、特に、水平転送レジスタ１０の転送電極に入力される第１相及び第２相の水平転送パルスＨφ１，Ｈφ２を、それぞれさらに、Ｈφ１とＨφ１´，Ｈφ２とＨφ２´に分割している。
そして、従来イオン注入により形成していたポテンシャルの差と同じだけのポテンシャルの差が形成される電位差を与えるように、分割した２つの水平転送パルスＨφ１とＨφ１´，Ｈφ２とＨφ２´の電圧レベルをシフトさせる。
従って、ストレージ部もトランスファ部も、転送電極２１，２２の下はＮ型の転送チャネル領域１２のみで同一の構成となっている。
【００１８】
なお、ストレージ電極２１Ｓ，２２Ｓ及びトランスファ電極２１Ｔ，２２Ｔは、前述した従来の構成の説明と同様に、上下２層の多結晶シリコン層のうち、それぞれ一方の層と他方の層により形成して、２層の多結晶シリコン層を一部オーバーラップして形成すればよい。
【００１９】
この図１に示した構成の水平転送レジスタ１０における、電荷の転送の様子を図２に示す。
まず、図２Ａに示す状態は、第１相の水平転送パルスＨφ１及びＨφ１´がハイレベル、第２相の水平転送パルスＨφ２及びＨφ２´がローレベルであるときの状態であり、第１相の転送電極２１のストレージ電極２１Ｓの下に信号電荷１５がある。
次に、第１相の水平転送パルスＨφ１及びＨφ１´がローレベルとなり、第２相の水平転送パルスＨφ２及びＨφ２´がハイレベルとなることにより、図２Ｂに示すように、信号電荷１５が左に転送されて、第２相の転送電極２２のストレージ電極２２Ｓの下に移動する。
次に、再び第１相の水平転送パルスＨφ１及びＨφ１´がハイレベルとなり、第２相の水平転送パルスＨφ２及びＨφ２´がローレベルとなることにより、信号電荷１５が左に転送されて、図２Ａと同様に、第１相の転送電極２１のストレージ電極２１Ｓの下に信号電極１５がある状態に遷移する。
これ以降も同様の状態変化を繰り返して、水平転送レジスタ１０から信号電荷が出力部へ出力される。
【００２０】
このようにして、従来の構造と同様に、２相駆動による信号電荷１５の転送を行うことができる。
【００２１】
また、上述した電荷の転送を行うためには、水平転送レジスタ１０のそれぞれの転送電極２１Ｓ，２１Ｔ，２２Ｓ，２２Ｔに電圧を印加する電圧印加手段（例えば、配線、電圧制御回路、電源部等）を、第１相のストレージ電極２１Ｓに水平転送パルスＨφ１が印加され、第１相のトランスファ電極２１Ｔに水平転送パルスＨφ１´が印加され、第２相のストレージ電極２２Ｓに水平転送パルスＨφ２が印加され、第２相のトランスファ電極２２Ｔに水平転送パルスＨφ２´が印加されるように構成すればよい。
そして、ＣＣＤ固体撮像素子と、このような電圧印加手段とを備えて、固体撮像装置を構成する。
【００２２】
なお、各水平転送パルスＨφ１とＨφ１´，Ｈφ２とＨφ２´は、それぞれ独立して印加される構成としてもよい。
また、例えば図３に示すように、ストレージ部のパルスＨφ１，Ｈφ２から、レベルシフト回路２０を通じて、それぞれのトランスファ部のパルスＨφ１´，Ｈφ２´が作製されるように構成してもよい。
【００２３】
図３のレベルシフト回路２０に用いられる具体的な回路の構成の一形態を図４に示す。
この回路３０は、２つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２と、６つの抵抗Ｒ１〜Ｒ６により構成されている。
入力ＩＮがトランジスタＴｒ１のゲートに供給され、電圧のレベルシフトがなされた出力ＯＵＴが得られる。
【００２４】
この回路３０において、電圧のレベルシフト量ΔＶｃは、
ΔＶｃ＝Ｖｃ１−Ｖｃ２≒Ｉｃ・Ｒ２  （１）
で表される。Ｖｃ１，Ｖｃ２はそれぞれトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のコレクタ電位であり、ＩｃはトランジスタＴｒ２のコレクタ電流である。また、トランジスタＴｒ２のコレクタ電流Ｉｃとベースエミッタ電圧ＶＢＥについて、
Ｖｃ２＝Ｉｃ・Ｒ３＋ＶＢＥ＝ＶＤＤ・Ｒ５／（Ｒ４＋Ｒ５）  （２）
が成り立つので、
Ｉｃ＝１／Ｒ３｛ＶＤＤ・Ｒ５／（Ｒ４＋Ｒ５）−ＶＢＥ｝  （３）
となる。この（３）と（１）とから、レベルシフト量ΔＶｃは
ΔＶｃ＝（Ｒ２／Ｒ３）｛ＶＤＤ・Ｒ５／（Ｒ４＋Ｒ５）−ＶＢＥ｝  （４）
となる。
【００２５】
式（４）からわかるように、各抵抗値Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５によって、レベルシフト量ΔＶｃを調整することが可能であり、各抵抗値Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５を決定すればレベルシフト量ΔＶｃは一定になる。
【００２６】
なお、図４の回路３０では、入力ＩＮと出力ＯＵＴとが逆相になるため、そのまま単独では図３の水平転送レジスタ１０のレベルシフト回路２０として使用できない。
そこで、例えば、図４の回路３０の入力ＩＮ側又は出力ＯＵＴ側に、位相を反転させる回路を接続する。
また、第１相の水平転送パルスＨφ１と第２相の水平転送パルスＨφ２とが、元々逆相であるので、Ｈφ１を回路３０に入力してレベルシフトさせることによりＨφ２´を作成し、Ｈφ２を回路３０に入力してレベルシフトさせることによりＨφ１´を作成する、といったことも可能である。
【００２７】
なお、レベルシフト回路２０の構成は、図４に示した形態の回路３０に限らず、従来公知のレベルシフト回路等、様々な形態が可能である。
【００２８】
上述の本実施の形態によれば、水平転送レジスタ１０において、ストレージ電極２１Ｓ，２２Ｓに与える水平転送パルスＨφ１，Ｈφ２と、トランスファ電極２１Ｔ，２２Ｔに与える水平転送パルスＨφ１´，Ｈφ２´とを、電圧レベルをシフトさせることにより、ストレージ電極２１Ｓ，２２Ｓの下の転送チャネル領域１２と、トランスファ電極２１Ｔ，２２Ｔの下の転送チャネル領域１２とに、従来の構造と同様のポテンシャル段差を形成することができる。
【００２９】
これにより、従来形成していたＰ型の領域（インプラバリア）が不要になる。
従って、インプラバリアを形成する工程を省いて、製造工程数を削減することができる。
【００３０】
なお、上述の実施の形態では、マトリクス状に配置されたセンサ部列に垂直転送レジスタが配置され、垂直転送レジスタの先に水平転送レジスタを設けたＣＣＤ固体撮像素子を備えた固体撮像装置に本発明を適用した場合であったが、本発明はその他の構成の固体撮像素子を備えた固体撮像装置にも適用することができる。
【００３１】
例えば、ＣＣＤ固体撮像素子以外の、ＣＣＤ構造の電荷転送部を有する電荷転送素子を備えた電荷転送装置にも適用することが可能であり、その場合も、電荷転送部の転送パルスをそれぞれ分割してレベルをシフトさせればよい。
さらに、本発明は、ＣＣＤ構造以外の電荷転送部を有する場合にも適用することが可能である。
【００３２】
また、上述の実施の形態では、駆動の各相の転送電極がストレージ電極及びトランスファ電極の２枚の電極により構成されていたが、３枚以上の電極により構成することも可能である。この場合も、３枚以上の各電極にそれぞれ電圧レベルがシフトされた電圧パルスを印加してポテンシャル段差が形成されるように構成すればよい。
【００３３】
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施の形態におけるＣＣＤ固体撮像素子の水平転送レジスタ付近の拡大断面図である。
【図２】Ａ、Ｂ  図１の構造における電荷転送の様子を示す図である。
【図３】レベルシフト回路を設けた構成を示す図である。
【図４】図３のレベルシフト回路に用いられる具体的な回路の構成の一形態の回路構成図である。
【図５】従来のＣＣＤ固体撮像素子の水平転送レジスタ付近の拡大断面図である。
【図６】Ａ、Ｂ  図５の構造における電荷転送の様子を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  水平転送レジスタ、１２  転送チャネル領域、２０  レベルシフト回路、２１，２２  転送電極、２１Ｓ，２２Ｓ  ストレージ電極、２１Ｔ，２２Ｔ  トランスファ電極、Ｈφ１，Ｈφ１´，Ｈφ２，Ｈφ２´  水平転送パルス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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